The ice regime of the northeastern Russia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Transport links and provision of hard-to-reach settlements and mining enterprises play an important role in the economic development of the Arctic regions. In winter, winter roads are used as transport arteries; their mode of operation depends on the characteristics of the ice. Winter roads are used in Russia, Canada, USA, Finland, and China. Due to climate warming, the timing of the formation of ice cover on rivers is shifting to later times, and in the spring the ice is destroyed earlier. This could affect the delivery of vital supplies to remote regions. According to recent forecasts, it is assumed that heavy vehicles will not be able to use winter roads by the end of the 21st century. The purpose of the study is to analyze changes in the characteristics of ice cover on the rivers of the Northeast of Russia. To do this, a series of data was collected for the period 1940–2018 on the thickness of the ice cover at 80 hydrological stations located in the basins of the Yana, Indigirka, Kolyma rivers, rivers of the Chukotka Peninsula and the Sea of Okhotsk basin. The catchment areas range from 18.3 to 635,000 km2, and the duration of the continuous series ranges from 2 to 67 years. Three statistical nonparametric tests (Mann-Kendall, Pettitt and Theil-Sen) were used for evaluation. The following characteristics were considered: the maximum ice thickness and the date of its formation, the dates when the ice thickness reached 60 and 90 cm. During the period under review, the maximum ice thickness decreased by an average of 40 cm, while the date of reaching the maximum values remained almost unchanged. The period for the formation of river ice with a thickness of 60 and 90 cm, necessary for the passage of cars and trucks, respectively, has shifted by almost a month. The start date of freeze-up occurs on average 3–4 days later, and the end date of freeze-up occurs 5–8 days earlier. On average, the duration of freeze-up decreased by 5–15 days. The results obtained must be taken into account when drawing up the work schedule for winter roads. This is especially important for regions where communication between populated areas and mining enterprises is possible only through river arteries.

References

  1. Mullan D., Swindles G., Patterson T., Galloway J., Macumber A., Falck H., Crossley L., Chen J., Pisaric M. Climate change and the long-term viability of the World’s busiest heavy haul ice road // Theoretical and Applied Climatology. 2017. Vol. 129. Pp. 1089-1108.
  2. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 19. Северо-Восток. Л.: Гидрометеоиздат. 1969. 282 с.
  3. Magnuson J.J., Robertson D.M., Benson B.J., Wynne R.H., Livingstone D.M., Arai T., Assel R.A., Barry R.G., Card V., Kuusisto E., Granin N.G., Prowse T.D., Stewart K.M., Vuglinsky V.S. Historical trends in lake and river cover in the Northern Hemisphere // Science. 2000. Vol. 289. Pp. 1743-1746.
  4. Beltaos S., Prowse T. River‐ice hydrology in a shrinking cryosphere // Hydrological Processes: An International Journal. 2009. Vol. 23. No 1. Pp. 122-144.
  5. Паромов В.В., Шантыкова Л.Н. Изменение характеристик ледового режима рек бассейна Верхнего Енисея //Лед и снег. 2010. № 2. С. 102-106.
  6. Shiklomanov A., Lammers R. River ice responses to a warming Arctic-Recent evidence from Russian rivers // Environmental Research Letters. 2014. Pp. 9. 10.1088/1748-9326/9/3/035008.
  7. Yang X., Pavelsky T., Allen G. The past and future of global river ice // Nature. 2020. Vol. 577. Pp. 69-73. 10.1038/s41586-019-1848-1.
  8. Cooley S.W., Pavelsky T.M. Spatial and temporal patterns in Arctic River ice breakup revealed by automated ice detection from MODIS imagery // Remote Sensing of Environment. 2016. Vol. 175, Pp. 310-322. doi: 10.1016/j.rse.2016.01.004
  9. Jones Ch., Kielland K., Hinzman L. Modeling groundwater upwelling as a control on river ice thickness // Conference: 19th International Northern Research Basins Symposium and Workshop At: Southcentral Alaska, USA. 2013. Pp. 107-115.
  10. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 17. Лено-Индигирский район. Л.: Гидрометеоиздат. 1972. 651 с.
  11. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток / Ред. Э.Д. Ершов. М.: Недра, 1989. 515 с.
  12. Атлас гигантских наледей-тарынов Северо-Востока России / В.Р. Алексеев, О.М. Макарьева, А.Н. Шихов, Н.В. Нестерова, А.А. Осташов, А.А. Землянскова; ред. В.В. Шепелев, М.Н. Железняк. Новосибирск: СО РАН. 2021. 302 с. ISBN 978-5-6046428-2-5
  13. Гидрологический ежегодник. Том 8. Вып. 0-7. Бассейн морей Лаптевых и Восточно-Сибирского до р. Колымы (1936-1980) // Якутское управление гидрометеорологической службы, г. Якутск.
  14. Гидрологический ежегодник. Том 8. Выпуск 8. Том 9. Выпуск 7. В-Сибирское, Чукотское, Берингово, Тихий океан (1957-1980) // Колымское управление гидрометеорологической службы, г. Магадан.
  15. Государственный водный кадастр Российской Федерации. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество, Выпуски 16–17 Ежегодное издание. 1981–2007 гг.
  16. Макарьева О.М., Нестерова Н.В., Землянскова А.А. Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2021620268 (от 12.02.2021) «Толщина льда и высота снега на малых, средних и больших реках Северо-Востока (бассейны рек Яна, Индигирка, Колыма, Анадырь, бассейны рек Охотского моря и Чукотского п-ва) 1940-2018 гг.».
  17. Makarieva O., Nesterova N., Post D., Sherstyukov A., Lebedeva L. Warming temperatures are impacting the hydrometeorological regime of Russian rivers in the zone of continuous permafrost // The Cryosphere. 2019. Vol. 13. Pp. 1635-1659.
  18. Гинзбург Б.М. Сроки замерзания и вскрытия рек в конце XX века и возможные изменения в XXI веке // Метеорология и гидрология. 2005. № 12. С. 88-97.
  19. Вуглинский В.С. Оценка изменений характеристик ледового режима водных объектов для различных регионов страны в современных климатических условиях // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2014. №3. С. 32-45.
  20. Лобанов В.А., Горошкова Н.И. Характеристики ледового режима рек Республики Саха (Якутия) и их климатические изменения // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2019. № 55. С. 86-98.
  21. Обязов В.А., Смахтин В.К. Влияние изменений климата на речной сток в зимний период в Забайкалье // Метеорология и гидрология. 2013. №7. С. 95-102.
  22. Агафонова С.А. Ледовый режим рек арктической зоны Западной Сибири в современных климатических условиях // Арктика и Антарктика. 2017. № 2. С. 25-33. doi: 10.7256/2453-8922.2017.2.22649
  23. Newton A.M.W., Mullan D. Climate change and Northern Hemisphere Lake and river ice phenology from 1931-2005 // The Cryosphere. 2021. Vol. 15. Pp. 2211-2234. https://doi.org/10.5194/tc-15-2211-2021
  24. Гуревич Е.В. Влияние температуры воздуха на зимний сток рек (на примере бассейна р. Алдан) // Метеорология и гидрология. 2009. №9. С. 92-99.
  25. Джамалов Р.Г., Потехина Е.В. Природно-климатические и антропогенные причины изменения подземного стока бассейна Лены // Георазрез. 2010. № 1. С. 1-25.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).